Claude Shannon

Claude Elwood Shannon ( — ) foi um matemático, engenheiro eletrônico e criptógrafo estadunidense, conhecido como "o pai da teoria da informação".

De 1932 a 1936, estudou matemática e engenharia elétrica na Universidade de Michigan.

Em 1948, publicou o importante artigo científico intitulado A Mathematical Theory of Communication enfocando o problema de qual é a melhor forma para codificar a informação que um emissor queira transmitir para um receptor. Neste artigo, trabalhando inclusive com as ferramentas teóricas utilizadas por Norbert Wiener, Claude Shannon propôs com sucesso uma medida de informação própria para medir incerteza sobre espaços desordenados (mais tarde complementada por Ronald Fisher, que criou uma medida alternativa de informação apropriada para medir incerteza sobre espaços ordenados).

Em 1949, em co-autoria com o também matemático estadunidense Warren Weaver (1894-1978), publicou o livro Teoria Matemática da Comunicação (The Mathematical Theory of Communication), contendo reimpressões do seu artigo científico de 1948 de forma acessível também a não-especialistas - isto popularizou seus conceitos.

Entre 1946 e 1953, Claude Shannon integrou temporariamente o grupo reunido sob o nome de Macy Conferences, contribuindo para a consolidação da teoria cibernética junto com outros cientistas renomados: Arturo Rosenblueth, Gregory Bateson, Heinz von Foerster, John von Neumann, Julian Bigelow, Kurt Lewin, Lawrence Kubie, Lawrence K. Frank, Leonard Jimmie Savage, Margaret Mead, Molly Harrower, Norbert Wiener, Paul Lazarsfeld, Ralph Waldo Gerard , Walter Pitts, Warren McCulloch e William Ross Ashby; além de Erik Erikson e Max Delbrück.

Shannon é famoso por ter fundado a teoria da informação com um artigo publicado em 1948. Mas a ele também é creditada a fundação tanto do computador digital quanto do projeto de circuito digital em 1937, quando, com 21 anos de idade e mestrando no  MIT, escreveu uma tese demonstrando que uma aplicação elétrica utilizando álgebra booleana poderia resolver qualquer problema de lógica. Tem-se dito que  foi a tese de mestrado de mais importância de todos os tempos. Shannon contribuiu para o campo da criptoanálise durante a Segunda Guerra Mundial.

Biografia
Shannon nasceu em Petoskey, Michigan. Seu pai, Claude Sr (1862–1934), um descendente dos primeiros colonos de Nova Jérsia, foi um empresário bem sucedido e foi juiz por um certo tempo. Sua mãe , Mabel Wolf Shannon (1890–1945), filha de imigrantes alemães, era uma professora de línguas. Os primeiros 16 anos de Shannon foram em Gaylord, Michigan, onde ele frequentou o ensino público, graduando-se no Gaylord High School em 1932. Shannon mostrou uma inclinação para coisas mecânicas, seus melhores talentos eram para a ciência e matemática. Em casa construiu dispositivos tais como modelos de aviões, um modelo de um barco controlado por rádio e um sistema de telégrafo. Enquanto crescia, trabalhava como mensageiro da Western Union. Seu herói de infância era Thomas Edison, que descobriu depois ser um primo distante. Ambos eram descendentes de John Ogden, um líder colonial e um ancestral de muitas pessoas ilustres.

Teoria booleana
Em 1932 Shannon começou a cursar a Universidade de Michigan, formando em 1936 com duas graduações de bacharelado em engenharia elétrica e matemática. Posteriormente, começou seus estudos de pós-graduação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), onde trabalhou com o analisador diferencial de  Vannevar Bush, um computador lógico.

Ao estudar os complexos circuitos ad hoc do analisador diferencial, Shannon viu que os conceitos de George Boole, inventor da álgebra booleana, poderiam ser úteis para várias coisas. Um documento elaborado a partir da sua tese de mestrado em 1937, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, foi publicado na edição de 1938 da Transactions of the American Institute of Electrical Engineers. Howard Gardner, da universidade de Harvard, chamou a tese de Shannon como "possivelmente a mais importante e também a mais famosa tese de mestrado do século".

Neste trabalho, Shannon provou que a álgebra booleana e a aritmética binária poderiam ser utilizadas para simplificar o arranjo dos relés eletromecânicos e então utilizados em comutadores para roteamento telefônico. Expandindo o conceito ele também mostrou que deveria ser possível a utilização de arranjos de relés para resolver problemas de álgebra booleana. A exploração dessa propriedade de interruptores elétricos criou a lógica e os conceitos mais básicos dos computadores digitais. O trabalho de Shannon tornou-se o principal na área de circuitos digitais quando se tornou amplamente conhecido entre a comunidade de engenharia elétrica durante e após a segunda guerra mundial. O trabalho teórico rigoroso de Shannon substituiu completamente os métodos ad hoc que haviam prevalecido anteriormente.

Em 1940, Shannon se tornou pesquisador do Instituto nacional de Estudos Avançados em  Princeton, Nova Jérsia. Em Princeton, Shannon teve a oportunidade de discutir suas ideias com cientistas e matemáticos influentes como Hermann Weyl e John von Neumann, além de um encontro ocasional com Albert Einstein. Shannon trabalhou livremente em todas as áreas, e começou a moldar as ideias que se tornariam a teoria da informação.

Pesquisa em tempo de guerra
Shannon em seguida juntou-se à Bell Labs para trabalhar em sistemas de controle de fogo e criptografia durante a Segunda Guerra Mundial, sob um contrato com a seção D-2 (Seção de Controle de Sistemas) do Comitê Nacional de Pesquisa em Defesa.

Conheceu sua esposa quando era um analista numérico na Bell Labs. Casaram em 1949.

Durante dois meses no início de 1943, Shannon entrou em contato como o criptoanalista líder e matemático britânico Alan Turing. Turing havia sido enviado para Washington para compartilhar com o serviço de criptoanálise da marinha dos EUA os métodos utilizados pela escola de códigos e cifras do governo britânico em Bletchley Park para quebrar as cifras utilizadas pelos submarinos alemães no Atlântico Norte. Ele também ficou interessado em cifragem de fala e para isso ficou um tempo no Bell Labs. Shannon e Turing se encontraram na hora do lanche em uma cafeteria  e Turing mostrou a Shannon seu artigo que definiu o que hoje é conhecido como a "Máquina Universal de Turing". Em 1945, quando a guerra estava chegando ao fim, O NDRC estava emitindo um resumo dos relatórios técnicos como sua última atividade antes de seu eventual fechamento. Dentro do volume de controle de fogo um documento especial intitulado "Suavização de Dados e Previsão em Sistemas de Controle de Fogo", coautoria de Shannon, Ralph Beebe Blackman, e Hendrik Wade Bode, formalmente tratava do problema de suavização dos dados no controle de incêndio por analogia com "o problema de separar um sinal de um ruído interferindo no sistema de comunicação". Em outras palavras foi modelado o problema em termos de dados e processamento de sinal, e assim se anunciava o início da era da informação.

Seu trabalho em criptografia foi mais estreitamente relacionado com suas publicações posteriores sobre a teoria da informação. No final da guerra, ele preparou um memorando para a Bell Telephone Labs intitulado "Uma Teoria Matemática da Criptografia," datada de setembro de 1945. Uma versão desclassificada deste trabalho foi posteriormente publicada em 1949 como "Teoria da Comunicação de Sistemas Secretos" no Bell System Technical Journal. Este trabalho incorporou muitos dos conceitos e formulações matemáticas que também apareceram em seu "Uma Teoria Matemática da Comunicação". Shannon disse que suas ideias em teoria da comunicação e criptografia durante a guerra haviam sido desenvolvidas simultaneamente e " elas estavam tão juntas que você não podia separá-las". Em nota de rodapé perto do início do relatório classificado, Shannon anunciou sua intenção de "desenvolver estes estudos... em um memorando sobre a transmissão de informações.".

Enquanto na Bell Labs, ele provou que a one-time pad era inquebrável em sua pesquisa que mais tarde foi publicada em outubro de 1949. Ele também provou que qualquer sistema inquebrável deve ter essencialmente as mesmas características do one-time pad: A chave deve ser verdadeiramente aleatória, tão grande quanto o texto original, nunca reutilizada e mantida em segredo.

Contribuições pós-guerra
Em 1948, o memorando prometido apareceu como "A Mathematical Theory of Communication", um artigo com duas partes nas edições de julho e outubro do Bell System Technical Journal. Este trabalho enfoca no problema da melhor forma de codificar uma informação que um remetente deseja transmitir. Neste trabalho fundamental ele usou ferramentas da teoria da probabilidade, desenvolvidas por Norbert Wiener, que estavam em seus estágios iniciais de serem aplicadas a teoria das comunicações na época. Shannon desenvolveu a entropia da informação como uma medida de incerteza em uma mensagem.

Contribuição fundamental da teoria da informação para processamento de linguagem natural e lingüística computacional foi ainda estabelecida em 1951, em seu artigo "Previsão e Entropia de Impresso Inglês", mostrando limites superior e inferior da entropia nas estatísticas de Inglês - dando uma base estatística para análise da linguagem.

Outro papel notável publicado em 1949 é a "Communication Theory of Secrecy Systems", uma versão desclassificada do seu trabalho em tempo de guerra sobre a teoria matemática de criptografia , no qual ele provou que todas as cifras teoricamente inquebrável deve ter os mesmos requisitos que a one-time pad. A ele também é creditado  a introdução da teoria da amostragem, que se preocupa com o que representa um sinal de tempo contínuo a partir de um conjunto (uniforme) discreto de amostras. Essa teoria foi essencial para permitir a passagem das telecomunicações dos sistemas analógicos para sistemas digitais no ano de 1960 e posteriores.

Hobbies e Invenções
Fora de suas pesquisas acadêmicas, Shannon estava interessado em malabarismo, monociclos e xadrez. Inventou também diversos dispositivos. Um dos seus dispositivos mais engraçados era uma caixa mantida em sua mesa chamada de "Máquina definitiva", baseada em uma ideia de Marvin Minsky. Além disso, ele construiu um dispositivo que poderia resolver o Cubo de Rubik.

Também é considerado co-inventor do primeiro computador portátil, juntamente com Edward O. Thorp. O dispositivo foi utilizado para melhorar as chances quando se joga roleta.

Legado e homenagens
Shannon chegou ao MIT em 1956, para se juntar ao corpo docente e para realizar um trabalho no Laboratório de Pesquisa de Eletrônica (RLE). Ele continuou a servir no corpo docente do MIT até 1978. Para comemorar suas conquistas, houve celebrações de seu trabalho em 2001, e atualmente há seis estátuas de Shannon esculpido por Eugene L. Daub: um na Universidade de Michigan, uma no MIT no Laboratório de Sistemas de Informação e Decisão, um em Gaylord, Michigan, um na Universidade da Califórnia, San Diego, uma no Bell Labs, e outro no Labs Shannon AT&T. Após o rompimento na Bell, a parte do Bell Labs que ficou com a AT&T foi nomeado Shannon Labs em sua honra.

De acordo com Neil Sloane, a perspectiva introduzida por Shannon da teoria da comunicação (agora chamada de teoria da informação) é a base da revolução digital, e cada dispositivo que contém um microprocessador ou microcontrolador é um descendente conceitual da publicação de Shannon. "... Ele é um dos grandes homens do século, sem ele, nenhuma das coisas que conhecemos hoje existiria. Toda a revolução digital começou com ele".

Shannon desenvolveu a doença de Alzheimer, e passou seus últimos anos em um asilo de Massachusetts. Ele foi auxiliado por sua esposa, Mary Elizabeth Moore Shannon, o filho, Andrew Moore Shannon; a filha, Shannon Margarita, uma irmã, Catherine S. Kay e suas duas netas.

Publicações selecionadas 

 Claude E. Shannon: A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, master's thesis, MIT, 1937.
 Claude E. Shannon: "A Mathematical Theory of Communication", Bell System Technical Journal, Vol. 27, pp. 379–423, 623–656, 1948 (abstract).
 Claude E. Shannon and Warren Weaver: The Mathematical Theory of Communication. The University of Illinois Press, Urbana, Illinois, 1949.

Ver também
Prêmio Claude E. Shannon
Índice de Shannon
Teoria semiótica da complexidade

Ligações externas

A Mathematical Theory of Communication 
Communication Theory of Secrecy Systems
Communication in the Presence of Noise
Summary of Shannon's life and career
Color photo of Shannon at home by Stanley Rowin - not for reproduction without permission
Biographical summary from Shannon's collected papers
Video documentary: "Claude Shannon - Father of the Information Age"
Mathematical Theory of Claude Shannon In-depth MIT class paper on the development of Shannon's work to 1948.
Obituary at MIT
Obituary Royal Netherlands Academy of Sciences (in Dutch)
Retrospective at the University of Michigan
Shannon's Michigan Profile
Notes on Computer-Generated Text
Shannonizer An example of his work
Shannon's Juggling Theorem and Juggling Robots
Shannon's paper on computer chess, text
Shannon's paper on computer chess (PDF)
Shannon's paper on computer chess, text, alternate source
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